DLP顯示系統(tǒng)在水廠中控室的應(yīng)用

韓 陽

　　提 要：介紹了DLP顯示系統(tǒng)在水廠中控室的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了DLP大屏幕顯示系統(tǒng)的先進(jìn)性、配置、特點及其各項功能。
　　關(guān)鍵詞：DLP MSCS 顯示系統(tǒng) 功能 特點

Abstract：It introduces the application of the DLP display system. It expounds the DLP display system’s superiority, component, characteristic and all functions.

Keywords: DLP　MSCS　display system　function　characteristic

　　當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)一些大城市的自來水廠和污水廠的中央監(jiān)控室逐步上馬了DLP（Digital Light Processing數(shù)字光處理技術(shù)）大屏幕顯示系統(tǒng)。本文以2006年新近竣工的上海金山水廠的中控室為例，對此新興的DLP大屏幕顯示系統(tǒng)作以介紹，希望能夠為擬建新建的自來水廠和污水廠的中控室建設(shè)提供參考和借鑒。

1 系統(tǒng)的特點

1.1 技術(shù)先進(jìn)性
　　 從投影機(jī)到控制主機(jī)都是全數(shù)字式，標(biāo)志著當(dāng)今世界的最新顯示和處理技術(shù)。大屏幕顯示系統(tǒng)選用最新進(jìn)口的P670 DL投影單元，集先進(jìn)的光學(xué)、電子、機(jī)械等技術(shù)于一體，是綜合技術(shù)的完美結(jié)合。 領(lǐng)先采用第三代的DDR12度DLP芯片技術(shù)，處理速度提高5倍。 PCOF逼真色彩過濾還原技術(shù)，使色彩還原性大幅度提高。先進(jìn)的超短焦鏡頭，投影距離更短，線性失真更小。 全新材質(zhì)的高光學(xué)性能屏幕，提高解像度的同時抑制屏幕變形。采用脈沖電路補(bǔ)償技術(shù)，解決了常見的由于光源引起的畫面閃爍問題。
1.2 高可靠性
　　 由于DLP技術(shù)采用全數(shù)字投影原理，支持24小時×7不間斷運行，P670DL投影機(jī)的核心部件DMD芯片壽命高達(dá)10萬小時，平均無故障時間為2萬小時，采用UHP120W冷光源投影燈泡，燈泡壽命達(dá)8千小時，為監(jiān)控中心首選之顯示設(shè)備。采用模塊化的設(shè)計使得系統(tǒng)的可靠性得到了有效的保障，任一模塊的故障將不會影響整個系統(tǒng)的正常運行，并使得對系統(tǒng)故障的診斷和維修更為容易。
1.3 易擴(kuò)充性
　　 模塊化的設(shè)計不但使投影系統(tǒng)將來的擴(kuò)展變得易如反掌，而且在將來系統(tǒng)擴(kuò)充時可以保留絕大部分原系統(tǒng)設(shè)備，使投資效益最大化。模塊之間的組合采用簡單的“即插即用”模式，使得投影墻體的顯示模塊數(shù)量可以任意的增加或減少而不影響系統(tǒng)的顯示功能，避免了以往一個控制器只能控制幾塊屏的限制，具有相當(dāng)?shù)目蓴U(kuò)充性。
1.4 易操作性
　　 對操作軟件進(jìn)行了全面的優(yōu)化并采用了“所見即所得”的直觀式操作方式。友好的用戶界面和簡潔直觀的操作方式使得用戶只需接受四五個小時的培訓(xùn)，便可對此先進(jìn)的系統(tǒng)進(jìn)行熟練的操作。

2 系統(tǒng)配置及其功能

2.1系統(tǒng)配置
　　 系統(tǒng)由箱體式投影顯示單元拼接的投影圖形墻、MSCS－W網(wǎng)絡(luò)圖像處理器及相應(yīng)的輸入源組成，整體系統(tǒng)采用中央計算機(jī)控制。
2.2 系統(tǒng)的功能
2.2.1 MSCS圖形控制器功能
　　 系統(tǒng)采用了強(qiáng)大的MSCS圖形控制器來顯示不同的網(wǎng)絡(luò)信息和信號，為集中控制的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供了獨特的解決方案，具有強(qiáng)大的兼容性。
　?。?）跨平臺應(yīng)用　　 MSCS圖形控制器是基于Windows的操作系統(tǒng)，可以運行任何Windows平臺的應(yīng)用程序?？梢栽L問X-Window的各種應(yīng)用程序，基于WindowsNT的應(yīng)用和基于UNIX+Xwindow X11R5/R6的應(yīng)用均可訪問顯示。
　?。?）控制驅(qū)動投影單元　　 控制器可以驅(qū)動多達(dá)32個大屏幕投影單元，形成一個大面積的高分辨率無縫拼接墻。大屏幕拼接墻可由2至32個單元構(gòu)成，任何數(shù)量的屏幕及其排列都可以通過特殊的配置來控制。整個大屏的分辨率等于用來組成整屏的所有單元的總和。
　?。?）多種圖形顯示模式　　 控制器支持各種標(biāo)準(zhǔn)的VGA圖形模式以及多種增強(qiáng)的圖形模式。能驅(qū)動任何一種投影器，給出高質(zhì)量的圖形顯示。顯示通道的分辨率可以從640×480到1600×1200任選。
　?。?）RGB信號及活動視頻輸入和處理　　 控制器可以在大屏幕的邏輯屏上顯示來自任何型號計算機(jī)的RGB信號，支持活動視頻輸入，能將多種實時的視頻信號在大屏幕上以視頻窗口顯示。在用戶界面上輕點鼠標(biāo)即可選擇視頻源，調(diào)節(jié)圖像的亮度、對比度和飽和度以及對視頻窗口進(jìn)行控制。
　　（5）高速圖形和窗口處理 　　 控制器最佳的體系結(jié)構(gòu)使無論是圖形性能還是窗口操作都能達(dá)到最快的運行速度，即使在大型屏幕上進(jìn)行圖形繪制和窗口操作，其速度仍然快得驚人。
　?。?）多網(wǎng)卡 　　 控制器內(nèi)標(biāo)配具備兩個10/100M Ethernet接口，通過RJ45接口與其他網(wǎng)絡(luò)工作站相連，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的工作站,用戶用其鼠標(biāo)和鍵盤與大屏幕墻對話。這一特點提供了網(wǎng)絡(luò)冗余度，改善了可靠性并獲得更好的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分配。每一個接口可以同時運行，以取得最大的吞吐量和最佳的性能。
　?。?）先進(jìn)的遠(yuǎn)程操作員工具 　　 控制器為遙控大屏幕區(qū)域提供了幾種附加的軟件工具，多個操作員坐在基于Windows遠(yuǎn)程工作站就能控制大屏幕顯示信息。操作員可以遠(yuǎn)程遙控視頻信息顯示，還可以在大屏幕墻上顯示自己工作站屏幕上的內(nèi)容。
　　（8）二次開發(fā)能力　　 控制器能根據(jù)用戶的具體要求，生成和顯示調(diào)度人員特殊要求的實時網(wǎng)絡(luò)接線圖以及專用圖，提供圖文互查的方式來查詢現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫，并以直觀的圖形或表格形式，在大屏幕上顯示實時數(shù)據(jù)。
2.2.2大屏幕控制管理軟件的功能
　　大屏幕控制管理軟件運行在Windows環(huán)境，通過RS232接口控制DLP投影設(shè)備和圖形控制器等控制設(shè)備，基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可實現(xiàn)對投影墻的管理功能，且所有操作都能在同一控制平臺上完成。
　?。?）預(yù)案管理功能：可以根據(jù)用戶的要求，在控制管理軟件中設(shè)置不同的預(yù)案，用戶也可自行配置預(yù)案進(jìn)行保存與調(diào)用，所有的預(yù)案都可作為備份信息存儲。
　?。?）界面友好：采用全中文圖形應(yīng)用界面，用戶只要簡單地拖拉代表各種功能的圖標(biāo)放在屏幕的相應(yīng)位置上即可實現(xiàn)各種功能，可以根據(jù)實際需要定制優(yōu)化軟件，并為用戶開放技術(shù)資料。
　?。?）投影單元參數(shù)調(diào)整功能：通過Control MSCS可以方便調(diào)節(jié)單個或總體投影單元的圖像的亮度、對比度、色彩、相位等所有參數(shù)并調(diào)節(jié)用戶顯示模式?？梢詫⒏鞣N配置參數(shù)存儲為效果模式并對系統(tǒng)各參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行不同程度的修改。
　?。?）信號管理功能：可以控制所有輸入信號，通過控制管理軟件將不同的信號在大屏幕上任何位置顯示并對不同的信號進(jìn)行切換刷新。
　?。?）內(nèi)置圖像控制功能：可以管理控制投影單元內(nèi)置控制器，通過軟件控制內(nèi)置控制器來實現(xiàn)實時并同時顯示多個信號，并可將任何一路以屏為單位幾何拼接放大顯示。
　?。?）窗口管理功能：通過控制管理軟件可以直接對大屏幕上的窗口進(jìn)行操作，用戶只需在控制軟件的虛擬窗口中使用鼠標(biāo)即可對大屏幕上打開的窗口進(jìn)行拖動、層疊、打開、關(guān)閉、放大、縮小、跨屏、漫游等一系列操作。對于在大屏上打開的窗口在控制軟件中都會進(jìn)行文本紀(jì)錄，并對當(dāng)前激活的窗口在軟件中有虛擬窗口顯示，實現(xiàn)當(dāng)前窗口的同步虛擬窗口功能。
　　（7）模式存儲功能：對于不同的顯示模式直接進(jìn)行設(shè)置存儲，對多個顯示窗口的位置、內(nèi)容、大小可以進(jìn)行預(yù)設(shè)和存儲。不僅通過軟件可以在大屏幕上顯示單純的一種圖像，同時也可顯示多種不同性質(zhì)的圖像，實現(xiàn)混合顯示模式的控制。
　　（8）多用戶權(quán)限管理功能：控制管理軟件可安裝在網(wǎng)絡(luò)上的任意多臺計算機(jī)終端上，這些終端上的用戶可同時管理大屏幕的相應(yīng)區(qū)域。并可給不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，賦予管理人員最高權(quán)限，而對普通人員限制操作權(quán)限，這樣既能方便大屏幕系統(tǒng)的應(yīng)用管理，也大大增加了其安全性。
　　（9）集中控制功能：集成化的綜合管理平臺，控制管理軟件可集中控制RGB矩陣、視頻矩陣等，通過對矩陣的控制來實現(xiàn)各路信號的切換和顯示。
　　大屏幕控制管理軟件操作控制簡單，使用方便，可以根據(jù)用戶的實際需求定制和優(yōu)化控制軟件，為將來的進(jìn)一步開發(fā)提供全面的技術(shù)資料和技術(shù)支持。
2.2.3 DLP系統(tǒng)的顯示功能
　　 （1）任意組合式多窗口顯示水廠的實時生產(chǎn)運行工況圖。
　　 （2）任意組合式多窗口一步化顯示水廠生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視圖
　　 可以選擇專門開一監(jiān)視圖像窗口跟蹤水廠的自控界面，如自控界面切換到某一車間，指定的視頻窗口也立即自動切換到該車間的監(jiān)視圖像。
　　 （3）遠(yuǎn)程應(yīng)用顯示
　　 應(yīng)用系統(tǒng)在大屏幕上的顯示可以通過2種方式實現(xiàn)：RGB方式直接顯示和全智能網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程顯示。（如下圖所示）

　　RGB方式直接顯示，就是將用戶的應(yīng)用系統(tǒng)終端的顯示卡信號直接通過顯示控制器的RGB輸入接口在大屏幕上顯示，這種做法不涉及網(wǎng)絡(luò)，快速簡單易行。
　　全智能網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程顯示，就是將用戶應(yīng)用系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與顯示控制器相連，以遠(yuǎn)程的方式顯示。遠(yuǎn)程顯示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖。
在圖示的系統(tǒng)中如果用戶的A計算機(jī)的信息要顯示在大屏幕上，需要通過網(wǎng)絡(luò)將A計算機(jī)與大屏幕顯示控制器連接起來。顯示控制器通過網(wǎng)絡(luò)將讀取A計算機(jī)的屬性數(shù)據(jù)，而不是讀取顯存數(shù)據(jù)，所以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量非常小。這些屬性數(shù)據(jù)在顯示控制器中重新運行然后以窗口的方式顯示在大屏上。當(dāng)操作員對大屏幕上顯示的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行操作時，應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)會返送到計算機(jī)A，在計算機(jī)A中對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行修改，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時性。同樣計算機(jī)B、C的信息也可以以窗口的方式顯示在大屏幕上。對用戶來講，顯示控制器是透明的，整個大屏幕系統(tǒng)就是為用戶提供一個共享的、統(tǒng)一的顯示平臺。用戶可以決定自己的計算機(jī)運行的應(yīng)用系統(tǒng)是顯示在本地機(jī)的小屏幕顯示器上還是大屏幕投影墻上。每個用戶只要在自己的計算機(jī)上使用本地機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)就可以操作大屏幕上相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。
　　（4）視頻顯示功能
　　16路的視頻輸入，視頻窗口可顯示任意的一路輸入或是用戶事先指定的幾路輸入，支持NTSC,SECAM和PAL制式的視頻信號。視頻窗口可以在任意位置，任意的大小，選擇任意的窗口類型，每個窗口可獨立地調(diào)整圖像。視頻顯示不增加CPU的負(fù)擔(dān)。
　　視頻圖像包括兩部分內(nèi)容：
　　一是水廠傳輸過來的模擬視頻圖像信號。他們通過視頻切換矩陣和視頻輸入板輸入到顯示控制器的視頻處理單元。由于該視頻處理單元具有獨立的處理器、存儲器等，經(jīng)過視頻處理單元處理后可直接將視頻圖像數(shù)據(jù)送到圖形卡的輸出接口上。因此，該處理過程不占用CPU時間，速度非?？?。
　　二是通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的數(shù)字化視頻圖像，數(shù)字化視頻圖像通常在視頻客戶機(jī)上通過視頻客戶端軟件進(jìn)行瀏覽和控制。與DLP的接口可采用：
　　a．將視頻客戶機(jī)的顯示卡信號直接通過矩陣開關(guān)或者顯示控制器的RGB輸入接口在大屏幕上顯示，這種做法不涉及網(wǎng)絡(luò)，簡單易行。但由于信號采用的是用戶應(yīng)用系統(tǒng)終端圖形卡的信號，所以分辨率受到限制。
　　b．將視頻客戶應(yīng)用系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與顯示控制器相連，以遠(yuǎn)程方式顯示。但隨著視頻圖像數(shù)量增加會引起網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量增加，加重顯示控制器負(fù)擔(dān),不能有效保證圖像的實時性。
　　c．利用視頻轉(zhuǎn)換設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化視頻圖像轉(zhuǎn)換成模擬圖像，通過視頻專用輸入接口輸入到顯示控制器的視頻處理單元處理后直接將視頻圖像數(shù)據(jù)送到圖形卡的輸出接口上。不占用CPU時間，速度快，但需增加相應(yīng)的硬件投資。
　?。?）計算機(jī)的RGB顯示功能
　　主控制器的RGB模塊（可選）專門處理對于分辨率沒用特殊要求的計算機(jī)信號。該模塊具有專門的RGB輸入接口，它將RGB信號進(jìn)行捕捉、處理之后，直接送到控制器的圖像卡的輸出接口上，因此，顯示速度非常快。但是由于這種方式捕捉的是計算機(jī)的RGB信號，所以顯示的分辨率仍然保持原來計算機(jī)的分辨率。

創(chuàng)新點說明：本文介紹的DLP顯示系統(tǒng)為新興科技，目前國內(nèi)大城市的自來水廠和污水廠的中央監(jiān)控室正在逐步上馬。

作者通聯(lián)：美國金州環(huán)境集團(tuán)股份有限公司（Golden State Environment Group Corporation ）

　　 職稱： 工程師

E-mail： hanyang898@163.com